数控车床精度检测.doc

数控车床的几种精度检测
数控机床进行检测验收时，评定产品精度状态及合格与否的主要依据是按照“精度检验”、“技术条件”、“质量分等”等有关标准所规定的内容和检项进行.
一、静态检测内容及方法
1、滚珠丝杠的窜动、回动检测
（1）方法及要求在机床某一方向滚珠丝杠的轴端中心孔内放入一粒一级精度的钢球（选丝杠的约束止推端；中心孔一定要清洁干净；钢球用优质的黄油粘着上）。将千分表吸合固定在刚性牢固的合适部位，表触头垂直接触到钢球的中心部位并表针刻度校零。转动手摇脉冲发生器驱动丝杠向一个方向慢慢旋转的同时观察表针的摆动量，要求表针摆动值在3μm内时为合格。此为丝杠的轴向窜动。转动手摇脉冲发生器驱动丝杠向一个方向慢慢旋转并待表针相对稳定时突然反摇，观测表针的摆动值，要求表针摆动值在3μm内时为合格。此为丝杠的轴向回动。
（2）超差时反映的主要问题：
①丝杠支撑轴承的精度不够；约束止推端的轴承外环没有用端盖压紧或轴承内环没有用螺母背紧，致使轴承内、外环之间存有未消除的间隙。
②轴承在壳体内安装位置不佳、歪了或是丝杠三点支撑（进给箱、丝母座及轴承支座）之间的同轴度太差。
③此项精度超差会影响该进给轴的重复定位精度和定位精度，致使工件加工精度下降。
2、丝杠螺母处滚道的窜动、回动检测
（1）方法及要求将千分表吸合固定在机床大拖板合适的部位，表触头接触到丝杠滚道一侧的中径处（与丝杠轴线呈45°角接触）并表针刻度校零。同滚珠丝杠轴端的窜动、回动检测方式一样，摇动手要脉冲发生器进行检测，表针摆动值在3μm内时为合格。（注:滚道的左、右两个侧面均要进行检测。）
（2）超差时反映的主要问题：
①滚珠丝杠制造精度不良，丝杠与螺母之间有未消除的间隙。
②丝杠三点支撑之间的同轴度太差。
③螺母支座及螺母法兰盘处制造、安装精度差，改变了合格的丝杠精度。同样，此项检测超差时会影响机床的重复定位精度和定位精度。
二、动态检测内容及方法（热性能检测）
1、主轴的热性能车削检测
（1）方法及要求将40件φ60mm的黄铜试料分成4组，每组10件。机床开机后，从冷态状态下即开始加工（吃刀深度0.5mm、走刀量0.05mm、转速1500r/min），X轴及刀架不动，用Z轴进给车削。用第一个试料的实测加工尺寸作为测量基准（视该尺寸等于零），分别加工完第一组10件试料后，停机15min；启动主轴再分别加工完第二组10件试料后停机30min；以此类推进行第三、四组试料的加工，其间再次停机60min（均不断掉电源）。40件完成加工后的试料一起用千分尺测量，其中尺寸最大的1件不允许超过第一个试料尺寸（视为零）的5μm为合格并尺寸变化的趋势只允许为累加。
（2）超差时反映的主要问题：
①主轴轴承的精度有问题或主轴轴系制造装配的精度有问题；也有可能是主轴轴承预紧力不当致使热变形大。
②主轴箱设计不符合热对称原则，造成主轴热变形后的变形趋势不对。
2、 试料离散度的车削检测
(1)方法及要求试料离散度的车削检测方法与上面的主轴热性能车削检测有许多共同之处，但还有以下主要不同的地方：
①每当车削完一个试料后均要通过程序控制完成10次X、Z轴最大行程上的G00快速移动，循环中还要包含一次刀架360°上的回转分度及定位夹紧，然后再进行第二个试料的车削。
②每进行完一组试料(共10件)加工后要分别进行停机(切断机床电源)15min、30min、60min共3次的关机动作，每次上电后要求重回机床参考点。
③试料加工精度的测量方法同上，精度要求为7μm为合格并尺寸变化仍要求只允许累加，不允许递减。
(2) 检测的目的及意义此项检测其过程实际上是真实模拟了一个操作者一天的工作情景并要求较之更高，模拟的情景是:早上一上班即开机干活(没有对机床进行必要的预热)、一段时间后去卫生间或干其它事情(难以避免)、10点钟左右喝中间休息咖啡(国外工厂规定允许)、去吃午饭时关机然后下午继续工作(中午吃饭加休息1h)等。其检测的目的是通过机床从冷态到热态周而复始的循环，在最大程度上检测机床工作状态下的综合加工精度和机床的整机能力。其检测的结果也可以清楚地反映出机床的状态，如:装配质量的优劣;从冷态到热态时机床的变形程度和变形趋势;导轨运动副的早期磨损;刀架分度的重复定位精度;机床返回参考点的精度等，这些误差综合、集中的体现会最终全部真实地反映到离散度车削的精度值上来。

我们知道，进行试料离散度的车削是数控车床一种常规、常用的检测方法，只不过在这儿美国公司的检测验收方法显得更有效、更贴近实际、更接近反映机床的真实状态罢了。美国验收人员的做法是：
①4组共40件试料的测量应在充分冷却后再一起统一进行
②对尺寸精度进行分析时不采用任何数理统计方式；
③直接记录实测尺寸后的39件试料只与第1件试料的绝对尺寸(视为零)进行比较，观察尺寸变化的趋势及实测达到的精度值，尺寸最大的一件超过7μm时视机床为不合格；
④这种检测平均每5台验收机床中抽检一台进行。
3、平盘、圆杆车削试料的检测
(1)方法及要求进行完常规情况下平盘或圆杆试料的车削后，美方验收人员除检测平盘的平面度、中凸中凹状态和圆杆的圆度、圆柱度、粗糙度等外，还要进行以下方式的检测:在试料加工表面上涂一层薄薄的红丹粉，使用200#的油石对加工表面轻轻地进行研磨后观察表面上出现的痕迹，要求不允许出现任何明显的由进给丝杠螺距及机床导向导轨面复映出来的误差痕迹。

(2)检测的目的及意义这项检测可清晰地显现出工件加工表面质量上存在的问题，如研后痕迹明显，就可根据痕迹的形态判定出系由哪些主要的问题造成：

①某方向上的滚珠丝杠轴线与机床导向导轨间的平行度装配的太差，滑板进给移动过程中出现中间“软”、两头“硬”的不均匀进给现象，结果丝杠的螺距就会1:1的复映到工件加工面上。
②某方向上的丝杠三点支撑孔系的同轴度太差，丝杠在驱动滑板进给移动时出现“别劲”现象。
③机床导轨导向侧的基准面加工质量不好，直线度与平面度达不到使用精度要求，其波浪形的误差也会直接复映到工件的加工面上来。